节能、高性能的3G-SDI解决方案

应用实例

交叉点开关是一个标准的模块，它经常在开关电路和复用器中使用，例如在汽车娱乐和导航系统中，多个不同的视频信号输入源和多个不同的显示设备，需要在任意的显示设备上显示任意输入源，运行和休眠的时钟需要分配到不同的目的。图6显示的第一个实例是一个小型视频路由器、2.97G串行视频数据信号被分配到不同的位置。DS25CP104是LVDS交叉点开关系列中的一员，它可以处理直流到3.125Gbps的高速信号，具有非常低的抖动和很低的功耗，而且每个通道都可以通过SM总线监控和读取LOS的状态，LOS可以用来关断无用的通道。由于具有非常简单的SDI设备的接口、非常低的抖动和宽范围的数据率，使它广泛应用在开关和布线应用中。另外器件封装很小，是6×6mm的管脚排列。第二个例子是DS25BR204的应用，这个是非常简单的从2个可选的输入去复制4路信号的方法，同样具有LOS功能，可以实现功率的优化。

对于这类快速出现的用于3G-SDI传送的SMPTE424M标准，美国国家半导体公司是业界完整方案的最早的供应商，产品包括自适应均衡器、时钟恢复器、电缆驱动器、串行器、解串器、交差点开关等，这些产品满足SDI的每个应用，适用于各式各样的SDI系统。一个大型的布线系统，可能会需要所有的产品。在功耗要求越来越高的今天，一些产品的关断功耗可以只有3mW，信号丢失告警和电缆连接检测大大地简化了系统的设计。

美国国家半导体公司和Altera公司合作完成了工业第一个3G/HD/SD-SDI系统的视频开发平台，它是基于Altera Cyclone III FPGA来实现的。该方案采用NS高性能的3G-SDI信号路径、视频时钟、电源管理器产品和Altera公司的FPGA产品，组成了标准的可扩展的开发平台。它包括了许多有特色的产品，例如3G-SDI产品、多视频格式的同步分离器、时钟产生器、交叉点开关、LDU和DC/DC转换器等等。

除了Altera公司以外，美国国家半导体公司也和Xilinx公司合作提供了类似的开发平台，美国国家半导体公司和Xilinx提供了联合方案，采用低价FPGA进入高端AVB市场的方法，它支持SD、HD和3G专业视频的应用。

问答选编

问：如此高的传输速率，如何保证传输过程中的精度和抗干扰性？
　　答：差分方式传输可以保证传输过程中免受共模干扰，NS 在驱动端使用预加重技术，在接收端采用均衡技术，弥 补电缆传输的损耗，可以很好的保证精度，消除码间串扰。

问：LVDS驱动信号与FPGA接口时，信号可以直接相接吗？ 还是需要加一些缓冲、平衡电路？
　　答：我们推出的3G方案，与FPGA接口时，采用LVDS连接 方式，每对LVDS差分线需要端接100欧姆，各对LVDS 的PCB走线基本等长就可以了。无需缓冲和平衡电路， 与并行的TTL连接方式相比，PCB设计要容易很多。

问：如果接收器长时间没有接到数据，或是处于直流状态， 接收器将会是什么状态？有方法避免吗？
　　答：如果没有输入，接收器将无法锁定。可以利用解串器 (LMH0341)的LOCK，或均衡器(LMH0344)的CD输出进 行控制。

问：传输中的损耗怎样进行补充？只靠一条均衡器不可以 吧？
　　答：接收端主要靠均衡，发送端主要靠预加重技术。均衡和 预加重的级别要和电缆长度匹配，NS的器件可以做到 自适应。

问：把串行器和FPGA之间的并行总线从20位单端接口简 化为5位低压差分信号(LVDS)接口，是否可以简化PCB 板设计？还有什么好处？
　　答：一定会简化PCB的设计，这是不言而喻的。同时也带来 诸如低功耗、低EMI等好处。

问：LMH0346芯片在使用时候，需要配备输入多路切换器 吗？
　　答：不需要，如果您需要进行输入多路切换，可以参考LMH0356，
　　输入端集成4选1。

问：请问驱动端的预加重和接受端的弥补，其误码率是多少？
　　答：SDI器件一般测试抖动，对发送器，抖动小于0.2UI；对接 收器，抖动容限大于0.5UI。

问：现在全社会都在提倡节能减排，请问美国国家半导体的 高效3G-SDI解决方案是如何来减耗节能的？
　　答：从输入端口上，改变以往的并行TTL连接方式为LVDS 连接，大大减小了电流消耗，另外从芯片工艺上，也采用 更为先进的CMOS技术来降低功能能耗。

问：影视中心制作的是1080p的视频内容，但发送到家庭时的格式却仍然为1080i或720p。请问为什么会是这样 子？家庭用户不能接收到1080p的视频内容吗？
　　答：HD-SDI传送的也是1080i，最新的3G-SDI才达到1080p。 主要的瓶颈在于传输带宽。

问：现有的1.5G视频传输方案，能否改造成3G？3G是否 可以看做是1.485Gbps的倍频？
　　答：国半的视频解决方案从SD、HD到3G都是兼容的。所 以如果您的PCB设计满足3G传输要求，可以无需改版 直接升级到3G。

问：为应对3G信号传输的衰减，在信号链路中插入滤波器 提供补偿，是不是有效？在设计滤波器时要注意什么？
　　答：采用预加重或均衡技术来弥补电缆传输损耗，虽然这种技术原理上也是滤波器，但自行设计难度很大，建议使 用国半的驱动器或均衡器来提高信号传输质量。

问：改善回送损耗的措施有哪些？
　　答：可以参考国半驱动芯片的接口电路，通过加一个电感来 区别高低频信号通路，使得阻抗匹配，另外在PCB设计 时也要控制导线阻抗匹配。

问：从视频信号传输链路上看，1.5G与3G有什么不同，主要差异是什么？
　　答：从时域上看，是数据速率不同；从频域上看，更高的数据 速率要求使用传输媒介的更高频响，对驱动器和均衡器 提出了更高的要求。

问：相同的收发器引脚上可以同时实现SD SDI、HD SDI 和 3GSDI吗？
　　答：可以。国家半导体的产品家族做到了SD/HD/3G产品的 管脚兼容，同时高速率产品可以向下兼容。

问：采用LVDS传输，对信号线有特别的要求吗？能传输多远？
　　答：如果是PCB走线，要遵循LVDS走线原则，靠近、等长、 阻抗匹配等。传输长度与传输介质和传输速率有关系。

问：影响3G-SDI稳定的因素有哪些？
　　答：干净的电源、良好的阻抗匹配、减小分布电容的影响、合 适的连接器、电缆的屏蔽特性，这些都是要考虑因素。